JP4105846B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、読み取った画像信号に基づいて画像処理を行って画像形成するデジタル複写機などに適用される画像処理装置に係り、特に、読み取り信号を圧縮伸長する場合の各版における像域分離結果の相違による出力画像の劣化を抑える技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカラー画像で最も劣化が目に付くのは文字に代表される黒色の部分である。そこで、この部分の劣化を抑えるために第１版はＫ版とし、Ｋ版は圧縮により劣化する以前の状態で像域分離を行う。この種の技術として、例えば、
（ａ）特開２０００-１２５１２４号公報
（ｂ）特開平５-１４５７５１号公報
（ｃ）特開平７-１７７３７０号公報
などの公報に開示された発明が公知である。
【０００３】
（ａ）の技術は、圧縮画像データ容量分のページメモリを持ち、Ｋ（ブラック）版はスキャナで読み取った画像データから作像信号を生成し、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）版はページメモリから読み出した圧縮伸長画像データから作像信号を生成するようにしている。また、分離結果を記憶する手段は備えておらず、Ｋ版を作像するときの像域分離は文字よりに判定し、Ｙ、Ｃ、Ｍ版を作像するときの像域分離手段は絵柄よりに判定するようにして、分離結果の違いによる上記の画質の劣化を抑えるようにしたものである。
【０００４】
（ｂ）の技術は、Ｋ版で得られた像域分離結果を１ページ分保持する分離メモリを備え、この分離メモリに保持することによって４版の分離結果を同一にし、黒文字の途切れ等の画質上の不具合をなくすようにしたものである。
【０００５】
（ｃ）の技術は、少なくとも黒文字画像領域を判別する画像判別器を備え、この画像判別器が黒文字領域を判別した領域内では、黒画像形成器によってのみ画像を形成する画像形成装置において、黒現像器が現像するときの方が黒以外の色の現像器を用いて画像を形成するときよりも黒文字と判別しやすくなるように画像判別器を制御するようにしたもので、言い換えればＫ版を作像するときは黒文字と判定されやすくして黒文字の白抜けや色付き等の画質の劣化をなくそうとしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記（ａ）の特開２０００−１２５１２４号公報記載の発明では、Ｋ版を文字よりに分離し、Ｙ、Ｃ、Ｍ版を絵柄よりに分離して絵柄領域部の画質の劣化を抑えようとしているが、画像を圧縮伸長した場合、情報量が削減されることにより高線数の網点領域や低線数の網点領域等において網点形状が失われる場合がある。このような場合は像域分離手段を絵柄よりに判定しても、画像自体が網点形状をしていないので網点検出できず、その結果、Ｋ版で絵柄領域と判定された部分がＹ、Ｃ、Ｍ版では絵柄領域とは判定されず、絵柄領域における画質劣化は生じてしまう。
【０００７】
また絵柄領域において、網点分離によって網点領域を検出してモアレの除去のために強平滑化フィルタ処理を施すが、圧縮することにより網点形状を失った絵柄領域においては、もはやモアレ除去のためにその部分に強平滑化フィルタを施す必要はなく、例えば網点上の文字等において、圧縮でボケた画像に強平滑化フィルタを施すことで、さらにボケさせる結果となり、網点領域の画質の劣化を引き起こす可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、文字や画像などが１つの頁に混在した画像の画像処理に際し、従来よりもさらに高画質の画像を得ることができる画像処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、読み取られた画像データが入力される画像入力手段と、前記画像入力手段からの画像データに基づいて画像の領域が絵柄領域か文字領域を判定する像域分離手段と、前記像域分離手段によって判定された結果に基づいて分離処理を行い、順次複数の版を作像する信号を生成する作像データ生成手段と、前記画像データを圧縮・伸長する圧縮伸長手段と、を備え、前記像域分離手段は網点分離手段、色分離手段及びエッジ分離手段を有し、前記複数の版のうち第１版の領域判定は圧縮前の画像データに基づいて判定し、第２版以降の領域判定は前記第１版の網点分離結果及び色分離結果と、圧縮後伸長した画像データのエッジ分離結果に基づいて判定し、該判定結果が絵柄領域の場合には圧縮後の画像データの網点部に対しては弱い平滑化処理を施し、非網点部に対しては強い平滑化処理を施すことを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記第１版を作像する信号はブラックであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。同図において、この画像処理装置はスキャナ等の画像入力装置１０１、反射率リニアな信号を濃度リニアな信号に変換するＬｏｇ変換回路１０２、平滑化フィルタからなるフィルタ回路１０３、色を合わせるための色補正回路１０４、Ｋ（黒色−以下、同様）信号分だけ各色材の信号から減じるＵＣＲ回路１０５、絵柄用のディザを用いて中間調を表現する階調処理回路１０６、プリンタなどの画像出力装置１０７、データをエントロピ符号化する圧縮伸長回路１０８、圧縮されたデータを保存するページメモリ１０９、画像データを選択するセレクタ１１０、および画像を各領域に分離する像域分離回路１１１、から構成され、この構成により、画像入力装置１０１によって読み取った原稿データからＫ（黒）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の４色データを作成し、４色面の版を順に作成し、これらを重ね合わせてフルカラー画像を再現する。
【００１６】
図１において、画像入力装置１０１から読み込まれたデジタル画像データ（ここでは、８ｂｉｔ信号とする）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号として圧縮伸長回路１０８に送られる。この圧縮伸張回路１０８では、まず、画像信号を変換してエントロピを減少させ、ついで圧縮する。圧縮の方式としては、例えば固定長圧縮が使用できる。具体的には、圧縮伸長回路１０８の変換部では例えば色変換およびサブバンド変換によって画像の統計的電力を局在させ、エントロピを減少させる。色変換の例として、ここではＹＩＱ変換を用いる。この変換式を以下に示す。
【００１７】
Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
Ｉ＝０．７４（Ｒ−Ｙ）−０．２７（Ｂ−Ｙ）
Ｑ＝０．４８（Ｒ−Ｙ）＋０．４１（Ｂ−Ｙ）
また、サブバンド変換の例としてはハールウェーブレット（Ｈａｒｒ Ｗａｖｅｌｅｔ）変換を用いる。これは、２×２画素ブロックの画素値ａ（左上）、ｂ（右上）、ｃ（左下）、ｄ（右下）を図２に示すように４つの係数ＬＬ、ＨＬ、ＬＨ、ＨＨに分解する変換方法である。これら４つの係数は、
ＬＬ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４
ＨＬ＝｛（ａ−ｂ）＋（ｃ−ｄ）｝／２
ＬＨ＝｛（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）｝／２
ＨＨ＝（ａ−ｂ）−（ｃ−ｄ）
であり、このうち、ＬＬは低周波係数であり、ＨＬ、ＬＨおよびＨＨは高周波係数である。
【００１８】
また、変換後の係数の圧縮は以下のようにして行われる。
すなわち、まず、Ｉ、Ｑ係数をサブサンプリングして情報量を削減する。この際、視覚的な画質を考慮して文字部と絵柄部で異なるサブサンプリングを行う等、適応的なサブサンプリングを行うのが望ましい。また、Ｙ係数については前述のハールウェーブレット変換を行い、得られた係数ＬＬ（８ｂｉｔ）、ＨＬ（９ｂｉｔ）、ＬＨ（９ｂｉｔ）、ＨＨ（１０ｂｉｔ）を量子化することで情報量を削減する。この際、視覚的な画質を考慮して文字部と絵柄部で異なる量子化を行う等、適応的な量子化を行うと効果的であり、また高周波係数の量子化についてはベクトル量子化が有効である。最後に、量子化後の値を１つの符号（例えば１２ｂｉｔ）に埋め込み、固定長圧縮を行う。この場合、適応的な量子化や適応的なサブサンプリングを行った場合には領域情報も符号に埋め込む必要がある。圧縮された符号はページメモリ１０９に保持され、第２版作成時にはページメモリ１０９から読み出された圧縮符号が圧縮時と逆の手順で復号化され、伸張された画像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’を得ることができる。
【００１９】
セレクタ１１０では、画像入力装置１０１によって読み取られた画像データあるいは圧縮伸長した画像データのいずれかが選択され、Ｌｏｇ変換回路１０２と像域分離回路１１１に送られる。Ｋ版作成時には、画像入力装置１０１によって読み取られた画像データが圧縮伸長回路１０８に送られると同時に、セレクタ１１０は読み取った画像データ（図１においてセレクタ１１０に入力される左側の信号）を選択してＬｏｇ変換回路１０２と像域分離回路１１１に送る。
【００２０】
これに対し、Ｃ、Ｍ、Ｙ版作成時にはセレクタ１１０は圧縮伸張した画像データ（図１においてセレクタ１１０に入力される右側の信号）を選択し、Ｌｏｇ変換回路１０２と像域分離回路１１１に送る。Ｌｏｇ変換回路１０２では信号の特性を反射率空間から濃度空間へ変換するようなテーブル変換を行う。ここで、出力信号はインク量を表す。フィルタ回路１０３は各種フィルタで構成され、像域分離回路１１１がその画像信号が属すると判断した領域の別に従い、最も適当なフィルタ処理を施す。例えば、文字部に対してはエッジ強調フィルタ処理を施し、絵柄部における網点部に対してはモアレ除去のために、例えば後述の図１１（ａ）の左側に示すような強平滑化のフィルタ係数によって強平滑化フィルタ処理を施し、非網点部に対してはモアレ除去の必要はないので、例えば図１１（ｂ）右側に示すような弱平滑化のフィルタ係数によって弱平滑化フィルタ処理を施す。
【００２１】
色補正回路１０４はスキャナでの色分解フィルタのにごり成分、あるいはインクのにごり成分を除去するための回路であり、一般にマスキング方式、四面体補間法、三角柱補間法などがある。ここではマスキング方式を用いている。ＣＭＹの変換式を以下に示す。
【００２２】
Ｃ＝ｋ１１×ｃ＋ｋ１２×ｍ＋ｋ１３×ｙ＋ｋ１４
Ｍ＝ｋ２１×ｃ＋ｋ２２×ｍ＋ｋ２３×ｙ＋ｋ２４
Ｙ＝ｋ３１×ｃ＋ｋ３２×ｍ＋ｋ３３×ｙ＋ｋ３４
ここで、定数ｋ１１〜ｋ３４は実験により決定されるべきものである。
【００２３】
ＵＣＲ回路１０５は、像域分離回路１１１からの領域判断情報に基づき、処理を次のように切り替える。すなわち、黒文字領域においてはＫをスルーにし、Ｃ＝Ｍ＝Ｙ＝０にする。色文字領域においてはＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙをスルーにし、上記以外すなわち絵柄領域においては
Ｋ’＝０．６×Ｋ
Ｃ’＝Ｃ−Ｋ’
Ｍ’＝Ｍ−Ｋ’
Ｙ’＝Ｙ−Ｋ’
とする。
【００２４】
階調処理回路１０６ではサイズの異なる２種類のディザテーブルを用意し、像域分離回路１１１からの信号が色文字、黒文字の場合は解像度を良くするためサイズの小さなディザテーブル（例えば１×１）で処理を行い、それ以外の場合にはサイズの大きなディザテーブル（例えば２×２）で処理を行い、処理後のデータは画像出力装置１０７に送られ、出力される。
【００２５】
像域分離回路１１１について説明する。
【００２６】
一般にカラー画像で最も劣化が目に付くのは文字に代表される黒色の部分であるため、この部分の劣化を抑えるために第１版はＫ版とし、Ｋ版は圧縮により劣化する以前の状態で像域分離を行う。
【００２７】
図３は、図１の像域分離回路１１１の構成を詳細に示したものである。図３において、像域分離回路１１１は、エッジ分離回路３０１、網点分離回路３０２、色分離回路３０３、第１および第２の分離メモリ３０４，３０５、第１および第２のセレクタ３０６，３０７、および総合判定回路３０８からなる。エッジ分離回路３０１は原稿中から文字エッジを検出する回路であり、網点分離回路３０２は原稿中から網点領域を検出する回路であり、色分離回路３０３は原稿中から有彩部分を検出する回路である。
【００２８】
エッジ分離回路３０１、網点分離回路３０２の具体的な構成については、例えば、特開平１０−１０８０１２号公報に開示された構成が使用される。この公知の構成では、下記のような方法でエッジ分離と網点分離を実行する。
【００２９】
すなわち、文字領域は、高レベル濃度の画素と低レベル濃度の画素（以下、前者を「黒画素」、後者を「白画素」と称す）が多く、かつ、エッジ部分では、これらの黒画素及び白画素が連続している。エッジ分離回路３０１は、このような黒画素及び白画素それぞれの連続性に基づいて文字エッジを検出する。エッジ分離回路３０１の具体例を図４に示す。
【００３０】
図４において、エッジ分離回路３０１は、３値化処理部４０１、黒連続画素検出部４０２、白連続画素検出部４０３および近傍検出部４０４からなる。３値化処理部４０１は、２種の閾値ＴＨ１，ＴＨ２を用い入力画像信号４００に対する３値化を行う。３値化は、
白画素＜ＴＨ１
ＴＨ１≦中間調画素＜ＴＨ２
ＴＨ２≦黒画素
に基づいて行われる。閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、例えば、入力画像信号が０から２５５までの２５６階調（０＝白）で表される場合にＴＨ１＝２０、ＴＨ２＝８０を選択し、この値に設定される。
【００３１】
３値化後の画像信号に対し、黒連続画素検出部４０２は黒画素が連続する箇所を、白連続画素検出部４０３は白画素が連続する箇所を、それぞれパターンマッチングにより検出する。このパターンマッチングには、本実施形態では、図５に示す３×３画素のパターンが用いられる。黒連続画素検出部４０２は図５（ａ）に示したいずれかのパターンにマッチングした画素（この例では３×３画素の中央画素）を黒連続画素とし、同様に、白連続画素検出部４０３は図５（ｂ）に示したいずれかのパターンにマッチングした画素（３×３画素の中央画素）を白連続画素とする。
【００３２】
近傍検出部４０５では、黒連続画素検出部４０３及び白連続画素検出部４０４における検出結果について、黒連続画素と白連続画素が近傍にあるか否かを調べることにより、エッジ領域と非エッジ領域を判定する。さらに具体的には、本実施形態では、５×５画素単位のサイズのブロック毎に、その内部に黒連続画素と白連続画素がそれぞれ１つ以上存在するときに、そのブロックをエッジ領域と判定し、そうでないときに、そのブロックを非エッジ領域と判定する。そして、エッジ領域と判定したブロック内の画素に対応して“１”を出力し、非エッジ領域と判定したブロック内の画素に対応して“０”を出力する。圧縮伸長画像データをエッジ分離する場合、圧縮することにより画像がボケることを加味してＴＨ１、ＴＨ２の値を選び、これらの閾値ＴＨ１およびＴＨ２に基づいて文字エッジを検出する。
【００３３】
網点領域では、高い濃度値を持つ画素と低い濃度値を持つ画素が交互に周期的に現れる。網点分離回路３０７は、この高い濃度値または低い濃度値を持つ極値画素を検出することによって網点領域を識別する。網点分離回路３０２の具体例を図６のブロック図に示す。
【００３４】
図６において、網点分離回路３０２は、極値画素検出部（ピーク画素検出部）６０１と、網点領域検出部６０２と、網点領域補正部６０３とから構成されている。このうち極値画素検出部６０１は、演算により極値画素を検出するもので、本実施形態では、図７に示すように、入力された画像データ６００に対して３×３画素の中心画素を注目画素として、次の条件Ａ，Ｂを同時に満たすときに、中心画素を極値画素として検出する。
【００３５】
条件Ａ：中心画素の濃度レベル（Ｌ）が周囲のどの画素の濃度レベルより高いか低い。
条件Ｂ：中心画素の濃度レベル（Ｌ）と、中心画素を挟んで対角線上にあるペア画素の濃度レベル（ａ，ｂ）が、４ペアすべてについて、｜２×Ｌ−ａ−ｂ｜＞ＴＨ３の関係にある。
ただし、ＴＨ３は固定の閾値である。
【００３６】
網点領域検出部６０２は、４×４画素を１単位とするブロックにおいて、極値画素検出部６０１で検出された極値画素が１つ以上存在するならば同ブロックを網点候補領域と判定し、極値画素が１つも存在しなければ同ブロックを非網点候補領域と判定する。以下、このブロック単位で網点候補領域の判定を行なう。
【００３７】
この判定結果に対して、網点領域補正部６０３は最終的な網点／非網点の判定を行う。本実施形態では、図８に示すように注目ブロック（４×４画素）を中心とした３×３のブロックにおいて、４ブロック以上が網点候補領域であれば注目ブロックを網点領域とし、そうでなけれぱ注目ブロックを非網点領域とする。そして、網点領域とされたブロック内の画素に対応して“１”を出力し、非網点領域とされたブロック内の画素に対応して“０”を出力する。圧縮伸長画像データを網点分離する場合は、エッジ分離の場合と同様に圧縮することにより画像がボケることを加味してＴＨ３の値を設定して極値画素を検出する。
【００３８】
さらに、色分離回路３０３の具体的構成は、特開平７−４０１８７５号公報の段落番号００１６から００２５、および図１から図８に開示されているような公知の構成を使用する。
【００３９】
総合判定回路３０８は以上の３つの回路から得られた分離結果（１、０）を受けて、図９に示すような判定を行う。すなわち、エッジ分離（１）＆網点分離（０）＆色分離（０）により黒文字領域信号を発生し、エッジ分離（１）＆網点分離（０）＆色分離（１）により色文字領域信号を発生し、それ以外は全て絵柄領域信号を発生する。すなわち、エッジが分離されれば文字であり、色分離がされれば色つきなので、色文字と判定し、色が分離できなければ、黒文字と判定し、これ以外は、絵柄と判定する。総合判定回路３０８により判定された文字/絵柄領域信号は、図１に示すようにフィルタ回路１０３、ＵＣＲ回路１０５、階調処理回路１０６に送られる。
【００４０】
図１０は各版に用いる画像データと分離結果の違いを示した図である。同図では、Ｋ版と、Ｙ、Ｃ、Ｍ版において、
▲１▼ 作像に用いる画像データが異なること、
▲２▼ 文字/絵柄判定領域結果が全版において同じであること、
▲３▼ 像域分離回路がフィルタ回路に送る網点分離結果が異なること、
を示している。
【００４１】
ここで、処理手順について説明する。
【００４２】
（１）Ｋ版作像時は、図１もしくは図３の入力画像装置１０１により読み込んだ画像データがセレクタ１１０によって選択され（左側のセレクタ入力）像域分離回路１１１へ送られる。
（２）像域分離回路１１１ではエッジ分離回路３０１、網点分離回路３０２および色分離回路３０３でそれぞれ前述のエッジ分離、網点分離、色分離が行なわれる。
（３）エッジ分離結果はそのまま総合判定回路３０８に送られる。
（４）網点分離回路３０２での網点分離結果と色分離回路３０１での色分離結果はそれぞれ第１および第２のセレクタ３０６，３０７に送られると同時に第１および第２の分離メモリ３０４、３０５にそれぞれ記憶される。
（５）第１および第２のセレクタ３０６，３０７はそれぞれ左側のセレクタ入力を選択し、総合判定回路３０８に分離結果を送る。
（６）総合判定回路３０８では、前述のように３つの分離結果をもとに総合判定を行ない、以降の回路、すなわち、フィルタ回路１０３、ＵＣＲ回路１０５、階調処理回路１０６に判定結果を送る。
（７）さらに、網点分離回路３０２での網点分離結果は総合判定結果とは別にフィルタ回路１０３に送られる。
（８）Ｙ,Ｃ,Ｍ版を作像時は、圧縮伸長された画像データがセレクタ１１０によって選択され（右側のセレクタ入力）像域分離回路１１１へ送られる。
（９）像域分離回路１１１では前述のエッジ分離、網点分離、色分離を行なうが、網点分離結果と色分離結果は前記第１および第２の分離メモリ３０４，３０５からそれぞれ読み出した分離結果が第１および第２のセレクタ３０６，３０７によって選択され（右側のセレクタ入力）、これら２つの分離結果と圧縮伸長した画像データのエッジ分離結果が総合判定回路３０８に送られる。
（１０）さらに、Ｋ版作成時と同様に、圧縮伸長画像データの網点分離結果が総合判定結果とは別にフィルタ回路１０３に送られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧縮することにより網点形状を失った網点部以外に対しては弱い平滑化処理を施し、圧縮することによっても網点形状を保っている網点部に対しては強い平滑化処理を施すので、絵柄領域の網点部において、圧縮伸長画像の網点分離結果をフィルタ処理を行う手段に送ることにより、圧縮によってボケた網点画像に対しては弱い平滑化処理を施すことができ、これにより網点上の文字のボケを防いで高画質な出力画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】２×２画素ブロックの画素とハールウェーブレット変換の係数変換の方法を示す説明図である。
【図３】図１の像域分離回路の構成を詳細に示したものである。
【図４】図３のエッジ分離回路の具体例を示すブロック図である。
【図５】図４の黒連続画素検出部と白連続画素検出部で使用されるパターンマッチングのマッチングパターンを示す図である。
【図６】図３の網点分離回路の具体例を示すブロック図である。
【図７】図６の網点分離回路で極値画素を検出するときの検出方法を示す図である。
【図８】図６の網点補正部における網点／非網点の判定を行う際の注目ブロックの状態を示す図である。
【図９】図３における総合判定回路の判定基準を示す図である。
【図１０】Ｋ版と、Ｙ，Ｍ，Ｃ版とに用いる画像データと分離結果の違いを示した図である。
【図１１】図１におけるフィルタ回路のフィル係数の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 画像入力装置
１０２ Ｌｏｇ変換回路
１０３ フィルタ回路
１０４ 色補正回路
１０５ ＵＣＲ回路
１０６ 階調処理回路
１０７ 画像出力装置
１０８ 圧縮伸長回路
１０９ 頁メモリ
１１０ セレクタ
１１１ 像域分離回路
３０１ エッジ分離回路
３０２ 網点分離回路
３０３ 色分離回路
３０４，３０５ 分離メモリ
３０６，３０７ セレクタ
３０８ 総合判定回路

Claims (2)

1. 読み取られた画像データが入力される画像入力手段と、
   前記画像入力手段からの画像データに基づいて画像の領域が絵柄領域か文字領域を判定する像域分離手段と、
   前記像域分離手段によって判定された結果に基づいて分離処理を行い、順次複数の版を作像する信号を生成する作像データ生成手段と、
   前記画像データを圧縮・伸長する圧縮伸長手段と、
   を備え、
   前記像域分離手段は網点分離手段、色分離手段及びエッジ分離手段を有し、前記複数の版のうち第１版の領域判定は圧縮前の画像データに基づいて判定し、第２版以降の領域判定は前記第１版の網点分離結果及び色分離結果と、圧縮後伸長した画像データのエッジ分離結果に基づいて判定し、該判定結果が絵柄領域の場合には圧縮後の画像データの網点部に対しては弱い平滑化処理を施し、非網点部に対しては強い平滑化処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１版を作像する信号はブラックであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。

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